Mekanismer genom vilka styrketräning förbättrar det metabola syndromet

Livsstilsförändringar kan vara kraftfulla avskräckande för att utveckla typ 2-diabetes och är hörnstenar i behandlingen av detta tillstånd. Både aerob träning och motståndsträning förbättrar diabetesblodsockerkontrollen och insulinresistensen. Dessa två typer av träning verkar utöva sina effekter på olika muskelfibertyper - röd för uthållighet och vit för styrka. I likhet med effekterna av uthållighetsträning ökar styrketräning muskelglukostransporter isoform 4 (GLUT4), men däremot ökar inte antalet mitokondrier. Vi antar (1) att styrketräning hos personer med pre-diabetes kan vara effektivt för att vända insulinresistens genom nya mekanismer som skiljer sig från den mitokondriella biogenesen som induceras av uthållighetsträning. Vi antar vidare (2) att motståndsträning förbättrar hela kroppens insulinverkan främst genom att öka storleken på vita fibrer via proteinkinasdäggdjursmålet för rapamycin (mTOR) och förbättrar insulinstimulerat glukosupptag genom ökat GLUT4-uttryck främst i vita fibrer i tränade muskler. I detta förslag kommer vi att genomföra åtta veckors progressiv styrketräning på tio försökspersoner med det metabola syndromet som löper hög risk att utveckla typ 2-diabetes och på tio stillasittande kontrollpersoner. Detta projekt bygger på vår erfarenhet av en studie av fokuserad styrketräning vars resultat presenteras i denna ansökan. I denna pilotstudie, tränade försökspersoner på stationära cyklar i sex veckor, vilket fick muskel GLUT4 och phopho-mTOR att öka avsevärt, men maximalt syreupptag (VO2max), fosfo-AMP-aktiverat proteinkinas (AMPK), peroxisomproliferatoraktiverad receptor-γ co-aktivator (PGC-1α), och mitokondriella markörer förändrades inte. Våra hypoteser kommer att testas av två specifika syften. (1) Försökspersoner med hög risk för diabetes kommer att genomgå en successivt ökande intensitetsträning och ökad styrka och förbättrad insulinkänslighet kommer både att kvantifieras för att visa betydande fördelar, och (2) kvantifiera effekten av motståndsträning på anatomisk och funktionell anpassning i muskel. Vi kommer att karakterisera fibertyp, fiberstorlek, fiberspecifika förändringar i mitokondrie-DNA och enzymer, fiberspecifika förändringar i de huvudsakliga glukostransportörerna i muskler (GLUT4, GLUT5 och GLUT12), och utvärdera förändringar i två distinkta intramuskulära vägar (AMPK, mTOR) och regulatoriska faktorer (PGC-1α, PPARγ, PPARδ) med hjälp av immunoblots av muskelsubcellulära fraktioner och immunhistokemiska tekniker. Dessa utvärderingar av molekylära mekanismer kommer också att inkludera att bedöma förändringar i fullständiga humana Affymetrix-genarraydata som kan flytta oss till nya potentiella motståndsträningsreglerade genmål. Det är det långsiktiga målet för detta team av utredare att förstå samspelet mellan livsstilsförändringar och farmakologiska medel vid förebyggande och behandling av diabetes. Våra resultat kommer att underlätta utvecklingen av mer effektiva kliniska alternativ för att vända epidemin av fetma och diabetes i USA.